JP2001292104A - 光空間伝送装置 - Google Patents

光空間伝送装置

Info

Publication number
JP2001292104A
JP2001292104A JP2000104555A JP2000104555A JP2001292104A JP 2001292104 A JP2001292104 A JP 2001292104A JP 2000104555 A JP2000104555 A JP 2000104555A JP 2000104555 A JP2000104555 A JP 2000104555A JP 2001292104 A JP2001292104 A JP 2001292104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission
light
optical axis
angle
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000104555A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatoshi Otsubo
雅俊 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000104555A priority Critical patent/JP2001292104A/ja
Priority to US09/822,337 priority patent/US7076171B2/en
Publication of JP2001292104A publication Critical patent/JP2001292104A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1123Bidirectional transmission
    • H04B10/1125Bidirectional transmission using a single common optical path

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲の温度変化により送信ビーム径を変化さ
せる。 【解決手段】 演算部35は温度検出部34から送られ
てきた温度信号を基に適切なビームの広がり角を導き出
し、演算出力を駆動部36へ送る。そして、駆動部36
は演算部35から出力された信号に応じて、レンズ22
を光軸に沿って駆動し、ビームの広がり角を変動させ
る。このように、温度変化に伴う制御を行うことによ
り、高温時においては自装置の送信光の広がり角を調整
するため、光量の無駄なく相手装置に確実に送信光を送
信することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔地に対し送受
信光の光軸を共通として光束により双方向の情報伝達を
行う光空間伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、遠隔地に対して光束により情報
伝送を行う光空間伝送装置は、風、日射等による作用や
人為的作用等により、相手装置から伝送された送受信光
の光軸と受信装置の受光部の光軸とがずれることにより
信号のSN比が劣化し、最悪の場合には通信不能となる
ことがある。このため、光空間伝送装置においては、送
受信光の角度のずれを補正する角度補正機能が設けられ
ている。
【0003】図4は従来の光空間伝送装置内のブロック
回路構成図を示している。電光変換部1において送信信
号から送信光に変換された送信光は、レンズ2、ビーム
スプリッタ3及び光軸角度調節駆動機構部4を経て、レ
ンズ5、6を介して送信される。一方、相手装置から伝
送されてきた受信光はレンズ5、6を介して本装置内に
取り込まれ、光軸角度調整駆動機構部4及びビームスプ
リッタ3を経て受光部に導かれ、ハーフミラー7により
2方向に分割される。一方の光束はハーフミラー7によ
り反射されレンズ10を介して主信号受光部8に集光さ
れ、受信信号に変換される。また、他方の光束はハーフ
ミラー7を透過しレンズ11を介して角度誤差検出部9
に集光される。
【0004】また、この角度誤差検出部9は相手装置か
ら伝送される受信光の光軸と、自装置の角度誤差検出部
の光軸との角度ずれを検出する。この角度ずれ情報によ
り、光軸角度調整駆動制御部12は光軸角度調節駆動部
13を制御し、角度ずれを自動的に補正するように構成
されている。
【0005】角度誤差検出部9において、角度ずれを検
出し相手装置に正確に送信光を向けるためには、自装置
の送信部1から出力される送信光の光軸L1と角度誤差
検出部9の光軸L2を予め装置内において一致させてお
く必要がある。光軸L1、L2を一致させるには、光軸
角度調整駆動機構部4とビームスプリッタ3の間におい
て、光軸L1、L2が同じ光路を通過するようにする必
要がある。そして、運転中は常に相手装置から伝送され
る受信光の光軸L3と、自装置の角度誤差検出部9の光
軸L2、つまり送信光の光軸L1との角度ずれを検出・
補正することにより、光軸のずれを防止している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、屋外設置の場合に季節による温度変化
が大きく、例えば日本の夏場等は日中は40℃近くまで
気温が上昇し、更に装置内はそれ以上の温度に上昇する
ため、鏡筒等の光学系の熱膨張により送受信光の光軸の
ずれが発生してしまう。
【0007】特に、高温状態や低温状態になった際に、
自装置の送信部から出力される送信光の光軸L1と角度
誤差検出部の光軸L2が、温度変化による鏡筒等の光学
系の伸縮により僅かにずれるため、相手装置から伝送さ
れる受信光の光軸L3と自装置の角度誤差検出部の光軸
L2との角度ずれを検出し一致させても、自装置の送信
光の光軸L1と相手装置から伝送される受信光の光軸L
3は一致しない。このため、相手装置に正確に送信光を
送信することができない。
【0008】また、風や日射等の外的要因により最悪の
場合には、図5に示すように自装置Aからの送信光が、
相手装置Bから若干外れた状態になってしまい、自装置
Aからの送信光が相手装置Bから外れ、通信不能になる
虞れがある。従って、従来は自装置Aからの送信光が相
手装置Bから外れないように、ビーム径を予め、光軸の
ずれの量だけ広げて対応している。しかし、使用時の温
度が装置の光軸調整を行った時の温度と同程度、つまり
常温付近の時には光軸のずれは小さいため、ビーム径を
広げる必要はない。相手装置Bが受信する光量は、ビー
ム径の増加量の2乗に反比例した量だけ減少するため、
高温時と低温時を除いた大部分の使用時間においては、
その分だけ伝送路における許容減衰量を下げていること
になる。
【0009】また、温度による光学系の伸縮は、上述し
た光軸のずれの他にも鏡筒の熱膨張により、送信部がレ
ンズの焦点距離より遠去かるため、送信部とレンズの距
離変化による焦点の位置の変化も引き起こし、自装置の
送信光の広がり角を変化させてしまう。この変化は通常
では、高温になると広がり角を狭める方向に働くので、
風や日射等の外的要因により最悪の場合には、送信光の
広がり角が所望の広がり角よりも狭くなり、自装置から
の送信光が相手装置から外れ、通信不能になる虞れがあ
る。送信光の広がり角が所望の広がり角よりも広い場合
には、相手装置が受光量が必要以上に減少し、伝送路に
おける許容減衰量を下げることになる。
【0010】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
装置内の温度によって送信光の広がり角を調整すること
で、確実に自装置の送信光を相手装置へ送ることが可能
な無駄の少ない安定した光空間伝送装置を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光空間伝送装置は、遠隔地に対し送受信
光の光軸を共通として光束により情報伝送を行い、前記
送受信光の角度ずれを補正する角度補正機能を備えた光
空間伝送装置において、前記装置内の温度を検出する検
出手段と、予め決まった演算に基いて前記検出手段で検
出した温度から自装置の送信光の広がり角を計算する演
算手段と、該演算手段からの出力信号に応じて前記送信
光の広がり角を可変する可変手段とを備えたことを特徴
とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図4に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1は本実施例における
光空間伝送装置の構成図を示している。送信信号から送
信光に変換する送信部21から出射する光束の進行方向
には、光軸に沿って移動可能な駆動レンズ22、ビーム
スプリッタ23及び反射角を可変し得る光軸角度調節駆
動機構部24が順次に配列されており、光軸角度調節駆
動機構部24の反射方向には、レンズ25、26が配置
されている。一方、ビームスプリッタ23の反射方向に
は、受信光を2方向に分割するハーフミラー27が配置
されており、更にこのハーフミラー27の反射方向に
は、レンズ28、主信号受光部29が設置されている。
また、ハーフミラー27の透過方向には、レンズ30、
角度誤差検出部31が設けられており、この角度誤差検
出部31の出力は光軸角度調整駆動制御部32に接続さ
れている。
【0013】また、装置内の光学系の近傍には、装置内
の温度を検出する温度検出部34が設けられており、こ
の温度検出部34の温度信号は、予め決まった演算に基
づき検出した温度から送信光の広がり角を計算する演算
部35に接続されて、演算部35の出力は駆動部36を
介して、駆動レンズ22に接続されている。
【0014】ここで、光電変換部21から出射された送
信光は、駆動レンズ22、ビームスプリッタ23と透過
し、光軸角度調節駆動機構部24において反射し、レン
ズ25、26を透過して相手装置に送信される。
【0015】また、相手装置から送信されてきた受信光
は、送信光とは逆にレンズ26、25を透過して、光軸
角度調節駆動機構部24において反射し、更にビームス
プリッタ23において反射して、ハーフミラー27によ
り2方向に分割される。一方の受信光はハーフミラー2
7において反射され、レンズ28を介して主信号受光部
29に集光される。また、他方の受信光はハーフミラー
27を透過し、レンズ30を介して角度誤差検出部31
に集光される。この角度誤差検出部31により得られた
角度ずれ情報を基に、光軸角度調整駆動制御部32は光
軸角度調節駆動部33を制御することにより角度ずれを
自動的に補正する。
【0016】また、従来例と同様に角度誤差検出部31
により送受信の光軸の角度ずれを検出し、相手装置に正
確に送信光を向けるために、送信部21から出力される
送信光の光軸L1と角度誤差検出部31の光軸L2を予
め装置内において一致させておく。そして、光空間伝送
装置を運転中には常に相手装置から伝送される受信光の
光軸L3と、角度誤差検出部31の光軸L2つまり送信
光の光軸L1との角度ずれを検出し補正することによ
り、光軸のずれを防止することができる。
【0017】図2は温度変化による送受信光の光軸のず
れの変動量の例を示している。このような温度に対する
変動量の特性を基に、演算部35は温度検出部34から
送られてきた温度信号を基に適切なビームの広がり角を
導き出し、演算出力を駆動部36へ送る。そして、駆動
部36は演算部35から出力された信号に応じて、レン
ズ22を光軸に沿って駆動し、ビームの広がり角を変動
させる。
【0018】本実施例における光空間伝送装置は、上述
の温度変化に伴う制御をすることにより、高温時におい
ては図3に示すような自装置の送信光の広がり角を拡大
するため、相手装置に確実に送信光を送信することがで
きる。また、受信光の強度はその分だけ減衰するが、こ
のように気温が高いときは日射の強い晴天時が多く、通
常視界も良いため通信不能にはならない。
【0019】その後に、夕立等により筐体の温度が常温
に戻った際には、送受信光の光軸のずれも元に戻り、更
に熱膨張による送信光の広がり角も所望の広がり角に戻
るため、ビーム径を拡大する必要はなくなる。
【0020】従来のような光軸のずれ量を考慮したビー
ム径のままでは、光軸のずれ量を含まないビーム径の時
に比べて受光量が少ないため、降雨による光の減衰で通
信が切断される可能性があるが、本発明を有する光空間
伝送装置は、上述の制御を経て本来のビーム径に戻すこ
とができるため、十分な受信光の強度が得られ安定した
通信を行うことができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光空間
伝送装置は、送受信光の光軸のずれがない常温の時は、
送信光の広がり角を狭めることで伝送路における許容減
衰量を上げ、光軸のずれが起こっている常温以外の時は
そのずれ量に応じて送信光の広がり角を可変することに
より、確実に自装置の送信光を相手装置へ送ることが可
能となり、光量の無駄の少ない安定した伝送システムを
確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光空間伝送装置の構成図である。
【図2】鏡筒温度と光軸のずれ量の関係図である。
【図3】送信ビーム径の概略図である。
【図4】従来例の光空間伝送装置の構成図である。
【図5】従来の送信ビーム径の概略図である。
【符号の説明】
21 送信部 22 駆動レンズ 23 ビームスプリッタ 24 光軸角度調節駆動機構部 25、26、28、30 レンズ 27 ハーフミラー 29 主信号受光部 31 角度誤差検出部 32 光軸角度調整駆動制御部 33 光軸角度調節駆動部 34 温度検出部 35 演算部 36 駆動部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遠隔地に対し送受信光の光軸を共通とし
    て光束により情報伝送を行い、前記送受信光の角度ずれ
    を補正する角度補正機能を備えた光空間伝送装置におい
    て、前記装置内の温度を検出する検出手段と、予め決ま
    った演算に基いて前記検出手段で検出した温度から自装
    置の送信光の広がり角を計算する演算手段と、該演算手
    段からの出力信号に応じて前記送信光の広がり角を可変
    する可変手段とを備えたことを特徴とする光空間伝送装
    置。
  2. 【請求項2】 前記装置内の温度が上昇した場合に、前
    記自装置の送信部から伝送される前記送信光の広がり角
    を広げることを特徴とする請求項1に記載の光空間伝送
    装置。
  3. 【請求項3】 前記装置内の温度が低下した場合に、前
    記自装置の送信部から伝送される前記送信光の広がり角
    を狭めることを特徴とする請求項1に記載の光空間伝送
    装置。
JP2000104555A 2000-04-06 2000-04-06 光空間伝送装置 Pending JP2001292104A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000104555A JP2001292104A (ja) 2000-04-06 2000-04-06 光空間伝送装置
US09/822,337 US7076171B2 (en) 2000-04-06 2001-04-02 Optical space transmitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000104555A JP2001292104A (ja) 2000-04-06 2000-04-06 光空間伝送装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001292104A true JP2001292104A (ja) 2001-10-19

Family

ID=18618075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000104555A Pending JP2001292104A (ja) 2000-04-06 2000-04-06 光空間伝送装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7076171B2 (ja)
JP (1) JP2001292104A (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4393094B2 (ja) * 2003-04-10 2010-01-06 キヤノン株式会社 光学系
US20050013616A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Kelson Yen Optical antenna system for free-space optical communication system
US7941051B2 (en) * 2006-07-21 2011-05-10 Konica Minolta Opto, Inc. Laser optical device and control method of actuator
US8412053B2 (en) * 2008-10-07 2013-04-02 The Boeing Company Radioisotope powered light modulating communication devices
US8634444B2 (en) * 2008-10-16 2014-01-21 The Boeing Company Self-contained random scattering laser devices
US9723386B1 (en) * 2014-05-05 2017-08-01 Google Inc. Communication device
JP7124712B2 (ja) * 2017-01-05 2022-08-24 ソニーグループ株式会社 光通信装置
JP6746039B2 (ja) * 2018-04-27 2020-08-26 三菱電機株式会社 空間光通信装置
US10841007B1 (en) * 2019-12-19 2020-11-17 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Full duplex laser communication terminal architecture without dedicated beacon laser
US11307367B2 (en) * 2020-08-17 2022-04-19 X Development Llc Method of precision beam collimation using fiber-optic circulator and wavelength tunable source
US11009595B1 (en) 2020-11-13 2021-05-18 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Continuously variable optical beam splitter
US11002956B1 (en) 2020-11-19 2021-05-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Refractive laser communication beam director with dispersion compensation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116537A (en) * 1975-10-08 1978-09-26 Honeywell Inc. Thermal compensation apparatus
US4023756A (en) * 1975-10-14 1977-05-17 Baker Thomas W Thermopneumatic support device
US5627669A (en) * 1991-11-13 1997-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Optical transmitter-receiver
JPH1185340A (ja) * 1997-09-09 1999-03-30 Canon Inc 光空間伝送装置
JP2001284711A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Hitachi Ltd 光伝送装置及びこれを用いた光システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20010043380A1 (en) 2001-11-22
US7076171B2 (en) 2006-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001292104A (ja) 光空間伝送装置
EP0653852B1 (en) Free space optical communication system
US7885548B1 (en) Free space optical communication
US20030067657A1 (en) Method and apparatus to compensate for atmospheric effects and target motion in laser communication system
US20100172649A1 (en) Free-Space Optical Transceiver Using Multimode Fiber to Couple Single Mode Input Optical Signal
US6462846B1 (en) Shared telescope optical communication terminal
JPH11125525A (ja) 地上測量機器の標的探査のための方法と装置
US11082128B1 (en) Free space optical terminal with dither based alignment
CN109450532B (zh) 带指向矫正的无线光通信跟踪系统及指向矫正方法
WO2003077012A3 (en) Electro-optic lens with integrated components
JP4371910B2 (ja) 光空間伝送装置
EP1158704B1 (en) Method and apparatus for aligning telescopes within a free-space optical communication system
US11005565B1 (en) Free space optical communication terminal with wavelength dependent optic
US11290183B2 (en) Feed-forward control of free space optical communication system based on inertial measurement unit
JP2000068934A (ja) 衛星搭載用光通信機器
CN103840890A (zh) 一种量子通信地面站望远镜光学系统
US6618177B1 (en) Light space-transmission device
JP4533154B2 (ja) 光空間通信装置
CN115333620A (zh) 自由空间光通信系统及其功率自适应调节方法
JP2007282144A (ja) 光空間通信装置
JPH0683145B2 (ja) 移動体に対する光無線通信装置
CN106996833B (zh) 一种基于多探测器时序拼接的高频探测系统
KR102366834B1 (ko) 인공위성과 통신을 위한 무선 광통신 모듈
JP2007067843A (ja) 光空間通信装置及びその通信方法
JPH07175021A (ja) 光空間通信装置